DE10212908A1 - Temperature sensor and manufacturing process therefor - Google Patents
Temperature sensor and manufacturing process thereforInfo
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Abstract
Bei einem ein Paar von Elektrodendrähten zur Signalherausführung beinhaltenden Temperatursensor, die mit den beiden gegenüberliegenden Endflächen einer Thermistorvorrichtung verbunden sind, zielt die vorliegende Erfindung auf das Verhindern der Abschälung der Verbindungsabschnitte zwischen den Elektrodendrähten und der Thermistorvorrichtung. Diese Aufgabe kann durch eine Versiegelung der Thermistorvorrichtung 3 und der Verbindungsabschnitte zwischen der Thermistorvorrichtung 3 und den Elektrodendrähten 4 unter Verwendung eines elektrisch isolierenden Glaselementes 6 und das Halten des Elektrodendrahtpaares 4 unter Verwendung eines Halteelementes 8 aus einer elektrisch isolierenden Keramik erreicht werden, während zwischen ihnen eine Lücke gehalten wird.In a temperature sensor including a pair of signal lead electrode wires connected to the two opposite end faces of a thermistor device, the present invention aims to prevent the peeling of the connecting portions between the electrode wires and the thermistor device. This object can be achieved by sealing the thermistor device 3 and the connecting portions between the thermistor device 3 and the electrode wires 4 using an electrically insulating glass member 6 and holding the electrode wire pair 4 using a holding member 8 made of an electrically insulating ceramic while one between them Gap is kept.
Description
Die Erfindung betrifft einen Temperatursensor mit einem Paar Signalherausführungselektrodendrähten, die mit den beiden gegenüberliegenden Endflächen einer Thermistorvorrichtung verbundenen sind.The invention relates to a temperature sensor with a Pair of signal lead electrode wires that match the two opposite end faces of one Thermistor device are connected.
Ein Temperatursensor dieser Art ist in der Druckschrift JP-A-52-7535 beschrieben. Bei diesem Temperatursensor ist ein Paar Elektrodendrähte mit den beiden gegenüberliegenden Endflächen einer Thermistorvorrichtung derartig verbunden, dass die Thermistorvorrichtung zwischen ihnen angeordnet ist, wobei sie aus der Thermistorvorrichtung herausgeführt sind. Die Elektrodendrähte und die Thermistorvorrichtung sind unter Verwendung eines wärmebeständigen elektrisch leitenden Materials durch einen Backvorgang miteinander verbunden.A temperature sensor of this type is in the publication JP-A-52-7535. This temperature sensor is a pair of electrode wires with the two opposite end faces of a thermistor device connected such that the thermistor device is arranged between them, being from the Thermistor device are led out. The Electrode wires and the thermistor device are under Use a heat-resistant electrically conductive Material connected by a baking process.
Bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Temperatursensor treten jedoch Risse an den Verbindungsabschnitten zwischen den Elektrodendrähten und der Thermistorvorrichtung aufgrund von Vibration und thermischer Einwirkung auf, und dies führt im schlimmsten Falle zum Auftreten eines Abschälvorgangs. Daher ist eine Verbesserung bei der Festigkeit der Verbindungsabschnitte erforderlich.In the known one described above However, the temperature sensor shows cracks Connection sections between the electrode wires and the thermistor device due to vibration and thermal exposure, and this results in the worst Trap for the occurrence of a peeling process. Hence one Improvement in the strength of the connecting sections required.
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen.Accordingly, the object of the present invention is to achieve based on the disadvantages of the prior art remove.
Erfindungsgemäß wird gemäß einer ersten Ausgestaltung ein Temperatursensor angegeben, der versehen ist mit einer Thermistorvorrichtung (3) und einem Paar Elektrodendrähte (4) zum Herausführen eines Thermistorsignals, die mit den beiden gegenüberliegenden Endflächen der Thermistorvorrichtung derartig verbunden sind, dass die Thermistorvorrichtung zwischen ihren einen Endseiten angeordnet ist und die andere Endseite von der Thermistorvorrichtung herausgeführt wird; wobei der Temperatursensor ein elektrisch isolierendes Halteelement (8) zum Halten des Elektrodendrahtpaares umfasst, während die Elektrodendrähte eine Lücke zwischen ihnen beibehalten.According to the invention, according to a first embodiment, a temperature sensor is provided which is provided with a thermistor device ( 3 ) and a pair of electrode wires ( 4 ) for leading out a thermistor signal, which are connected to the two opposite end faces of the thermistor device in such a way that the thermistor device is between their one end sides is arranged and the other end side is led out from the thermistor device; wherein the temperature sensor comprises an electrically insulating holding element ( 8 ) for holding the pair of electrode wires while the electrode wires maintain a gap between them.
Gemäß diesem Aufbau hält das elektrisch isolierende Halteelement das Elektrodendrahtpaar, während die Elektrodendrähte eine Lücke zwischen sich aufweisen. Daher können erfindungsgemäß Kurzschlüsse zwischen den Elektrodendrähten und eine von Vibration und thermischer Einwirkung resultierende Ablenkung der Elektrodendrähte verhindert werden, und schließlich kann das Abschälen der Verbindungsabschnitte zwischen den Elektrodendrähten und der Thermistorvorrichtung verhindert werden.According to this structure, the electrically insulating holds Holding the pair of electrode wires while the Electrode wires have a gap between them. Therefore, short circuits between the Electrode wires and one of vibration and thermal Action resulting deflection of the electrode wires can be prevented, and finally the peeling of the Connection sections between the electrode wires and the thermistor device can be prevented.
Dabei kann das Halteelement (8) ein Element mit Löchern (8a) verwenden, in welche das Paar Elektrodendrähte jeweils eingefügt wird.The holding element ( 8 ) can use an element with holes ( 8 a) into which the pair of electrode wires is inserted.
Vorzugsweise kann ein elektrisch isolierendes Glaselement (6) die Thermistorvorrichtung (3) und die Verbindungsabschnitte zwischen der Thermistorvorrichtung und den Elektrodendrähten (4) versiegeln, und das Halteelement (8) kann auf der anderen Endseite das Paares Elektrodendrähte bezüglich des Glaselementes angeordnet werden.Preferably, an electrically insulating glass member ( 6 ) can seal the thermistor device ( 3 ) and the connection portions between the thermistor device and the electrode wires ( 4 ), and the holding member ( 8 ) can be arranged on the other end side of the pair of electrode wires with respect to the glass member.
Da der Glasabschnitt die Verbindungsabschnitte zwischen der Thermistorvorrichtung und den Elektrodendrähten versiegelt, kann ein Abschälen der Verbindungsabschnitte besser verhindert werden. Dabei wird das Halteelement auf der anderen Endseite des Paares der Elektrodendrähte bezüglich des Glaselementes angeordnet.Since the glass section the connecting sections between the thermistor device and the electrode wires sealed, peeling of the connecting sections be better prevented. The holding element is on the other end side of the pair of electrode wires arranged with respect to the glass element.
Hierbei können das Glaselement (6) und das Halteelement (8) voneinander beabstandet sein, aber vorzugsweise sind sie nahe beieinander angeordnet, weil die Position des Glaselementes und ihre Größe bezüglich des Halteelementes als Bezug leichter bestimmt werden kann.The glass element ( 6 ) and the holding element ( 8 ) can be spaced apart from one another, but they are preferably arranged close to one another because the position of the glass element and its size with respect to the holding element can be determined more easily as a reference.
Vorzugsweise wird eine Abdeckung (7) aus Aluminiumoxid auf das Äußere des Glaselementes (6) gesetzt, weil der Wärmewiderstand der Verbindungsabschnitte zwischen der Thermistorvorrichtung und den Elektrodendrähten auf eine höhere Temperatur verbessert werden kann.Preferably, a cover ( 7 ) made of alumina is placed on the outside of the glass element ( 6 ) because the thermal resistance of the connecting portions between the thermistor device and the electrode wires can be improved to a higher temperature.
Der erfindungsgemäße Temperatursensor kann eine Vielzahl von Halteelementen (8) beinhalten. Jede der vorstehend beschriebenen Einrichtungen kann ihre Wirkung vollständig entfalten, wenn der erfindungsgemäße Temperatursensor auf einen in einer Hochtemperaturumgebung von nicht weniger als 500°C verwendeten Sensor angewendet wird.The temperature sensor according to the invention can include a plurality of holding elements ( 8 ). Each of the devices described above can fully develop its effect when the temperature sensor according to the invention is applied to a sensor used in a high-temperature environment of not less than 500 ° C.
Die Elektrodendrähte (4) können aus einem hochschmelzenden Metall wie etwa Platin oder einer Platinlegierung ausgebildet werden, und das Halteelement (8) und die Elektrodendrähte (4) können im Voraus gleichzeitig gebrannt oder verbunden werden. Sie weisen eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und Vibrationswiderstandsfähigkeit auf.The electrode wires ( 4 ) can be made of a refractory metal such as platinum or a platinum alloy, and the holding member ( 8 ) and the electrode wires ( 4 ) can be fired or connected simultaneously in advance. They have excellent high temperature resistance and vibration resistance.
Als zweite erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Temperatursensors gelöst, der versehen ist mit einer Thermistorvorrichtung (3), einem Paar Elektrodendrähte (4) zum Herausführen eines Thermistorsignals, die mit den beiden gegenüberliegenden Endflächen der Thermistorvorrichtung derartig verbunden sind, dass die Thermistorvorrichtung zwischen ihren einen Endseiten angeordnet ist und die andere Endseite von der Thermistorvorrichtung herausgeführt wird, und einem elektrisch isolierenden Halteelement (8) zum Halten des Elektrodendrahtpaares, während eine Lücke zwischen ihnen beibehalten wird; dabei ist das Verfahren versehen mit den Schritten Verwenden eines hochschmelzenden Metalls wie etwa Platin oder einer Platinlegierung für die Elektrodendrähte (4), Gießen eines keramischen Pulvers wie etwa Aluminiumoxid oder Zirkonoxid in eine Form mit zwei Löchern für die Halteelemente (8), und Einsetzen der Elektrodendrähte in die Löcher sowie deren gleichzeitiges Brennen.As a second embodiment of the invention, the object is achieved by a method for producing a temperature sensor which is provided with a thermistor device ( 3 ), a pair of electrode wires ( 4 ) for leading out a thermistor signal, which are connected to the two opposite end faces of the thermistor device in such a way that the thermistor device is disposed between one end side and the other end side is led out from the thermistor device, and an electrically insulating holding member ( 8 ) for holding the pair of electrode wires while maintaining a gap between them; the method is provided with the steps of using a high-melting metal such as platinum or a platinum alloy for the electrode wires ( 4 ), casting a ceramic powder such as aluminum oxide or zirconium oxide into a mold with two holes for the holding elements ( 8 ), and inserting the Electrode wires in the holes and their simultaneous burning.
Dieses Herstellungsverfahren kann den bei der ersten Ausgestaltung beschriebenen Temperatursensor zweckmäßig herstellen, und kann außerdem ein mit hochschmelzenden Metalldrähten (hochschmelzenden Elektrodendrähten) ausgerüstetes Halteelement zweckmäßig herstellen, das eine ausgezeichnete Hochtemperaturwiderstandsfähigkeit und Vibrationswiderstandsfähigkeit aufweist.This manufacturing process can be the same as for the first Design described temperature sensor expedient manufacture, and can also one with high melting Metal wires (high-melting electrode wires) properly equipped holding element that excellent high temperature resistance and has vibration resistance.
Bei diesem Herstellungsverfahren kann keramisches Pulver granuliert und sodann präzisionsgegossen werden, und gleichzeitiges Brennen kann in einem atmosphärischen Brennofen oder einem reduzierenden Brennofen bei 1500 bis 1600°C ausgeführt werden.Ceramic powder can be used in this manufacturing process granulated and then precision cast, and simultaneous burning can be in an atmospheric Kiln or a reducing kiln at 1500 to 1600 ° C.
Die in Klammern gesetzten Bezugszeichen für jede vorstehend beschriebene Einrichtung bezeichnet eine Entsprechung zu der konkreten Einrichtung bei dem nachstehend aufgeführten Ausführungsbeispiel. The reference numerals in parentheses for each Device described above denotes a Correspondence to the specific facility at the embodiment listed below.
Fig. 1 zeigt eine Gesamtübersicht eines Temperatursensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 1 shows an overall view of a temperature sensor according to an embodiment of the invention;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines temperaturempfindlichen Abschnitts aus Fig. 1. FIG. 2 shows an enlarged sectional view of a temperature-sensitive section from FIG. 1.
Die Fig. 3(a) und 3(b) zeigen Gesamtübersichten eines Einzelkörperaufbaus von einem Halteelement bzw. eines mit Elektrodendrähten ausgerüsteten Halteelementes; Figures 3 (a) and 3 (b) show overall views of a single body structure of a holding element or of a vehicle equipped with electrode wires holding element.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem das Halteelement von einem Glaselement getrennt ist; und Fig. 4 shows an example in which the holding member is separated from a glass member; and
Fig. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Vielzahl von Halteelementen angeordnet ist. Fig. 5 shows an example in which a plurality of holding members are arranged.
Die Erfindung wird nachstehend unter Verwendung der in der beiliegenden Zeichnung gezeigten mehreren bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Ansicht des Gesamtaufbaus eines Temperatursensors S1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Aufbaus im Querschnitt innerhalb einer Metallabdeckung (Metallrohr) 2, der einen temperaturempfindlichen Abschnitt in Fig. 1 bildet. Dieser Temperatursensor S1 kann beispielsweise auf einen in einer Hochtemperaturumgebung von zumindest 500°C verwendeten Abgastemperatursensor angewendet werden.The invention is described below using the several preferred embodiments shown in the accompanying drawings. Fig. 1 is a view showing the overall structure of a temperature sensor S1 according to an embodiment of the invention. FIG. 2 shows an enlarged view of the structure in cross section within a metal cover (metal tube) 2 , which forms a temperature-sensitive section in FIG. 1. This temperature sensor S1 can be applied, for example, to an exhaust gas temperature sensor used in a high-temperature environment of at least 500 ° C.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Gehäuse mit der Gestalt eines gestuften Zylinders. Das Gehäuse 1 ist aus einem Metallmaterial (wie etwa rostfreiem Stahl) mit einer hohen Wärmebeständigkeit ausgebildet. Ein Schraubenabschnitt 1a, der zur Schraubenkopplung mit einem Einpassloch eines Elementes wie etwa einem Abgasrohr in der Lage ist, ist auf eine äußeren Randoberfläche des Gehäuses 1 an einem seinen Enden ausgebildet. Ein mit Verdrahtungselementen zu verbindender Verbindungsabschnitt 1b ist an dem anderen Ende des Gehäuses 1 für den Aufbau einer elektrischen Verbindung mit einer externen Schaltung ausgebildet.Referring to Fig. 1, reference numeral 1 designates a case in the shape of a stepped cylinder. The housing 1 is made of a metal material (such as stainless steel) with high heat resistance. A screw portion 1 a, which is capable of screw coupling with a fitting hole of an element such as an exhaust pipe, is formed on an outer peripheral surface of the housing 1 at one end thereof. A connecting section 1 b to be connected with wiring elements is formed at the other end of the housing 1 for establishing an electrical connection with an external circuit.
Das Gehäuse 1 beinhaltet ferner einen Mutterabschnitt 1c zur Schraubenkopplung mit dem Schraubenabschnitt 1a, und ein Versiegelungselement 1d mit einem O-Ring und einer Dichtungsmanschette, um die Luftdichtigkeit mit dem zu messenden Element zu erhalten. Die Metallabdeckung 2 wird durch Laserschweißen usw. hinter einem verkürzten Abschnitt an einem der Enden des Gehäuses 1 eingepasst und fixiert.The housing 1 also includes a nut portion 1 c for screw coupling with the screw portion 1 a, and a sealing element 1 d with an O-ring and a sealing sleeve to maintain the airtightness with the element to be measured. The metal cover 2 is fitted and fixed by laser welding etc. behind a shortened section at one of the ends of the housing 1 .
Die Metallabdeckung 2 teilt den Hauptkörper des wärmeempfindlichen Abschnitts auf. Es ist der Abschnitt, der einer Messumgebung ausgesetzt ist, während der Sensor S1 mit dem zu messenden Element verschraubt ist. Die Metallabdeckung 2 ist aus einem wärmebeständigen Metall wie etwa rostfreiem Stahl ausgebildet. Die Metallabdeckung 2 ist ein geschlossener Zylinder mit einem Bodenabschnitt auf einer seiner Endseiten und einem offenen Abschnitt auf der anderen Seite, und sie weist einen Durchmesser von beispielsweise Ø 1,3 mm auf. Die andere Endseite der Metallabdeckung 2 ist mit dem Gehäuse verbunden, und Fig. 2 zeigt den inneren Aufbau der Metallabdeckung 2.The metal cover 2 divides the main body of the heat sensitive portion. It is the section that is exposed to a measurement environment while the sensor S1 is screwed to the element to be measured. The metal cover 2 is made of a heat-resistant metal such as stainless steel. The metal cover 2 is a closed cylinder with a bottom portion on one end side and an open portion on the other side, and has a diameter of, for example, 1.3 mm. The other end side of the metal cover 2 is connected to the housing, and FIG. 2 shows the internal structure of the metal cover 2 .
Eine Thermistorvorrichtung 3 ist innerhalb der Metallabdeckung 2 auf einer ihrer Endseiten (Bodenseite) angepasst. Die Thermistorvorrichtung 3 ist eine schichtartige gesinterte Gussform, die aus einem beispielsweise aus einem Yttriumchrommanganoxid als seinem Hauptbestandteil bestehenden Halbleitermaterial (Thermistormaterial) ausgebildet ist, und kann einer hohen Temperatur (beispielsweise 1000°C oder mehr) wiederstehen.A thermistor device 3 is fitted inside the metal cover 2 on one end side (bottom side) thereof. The thermistor device 3 is a layered sintered mold, which is formed of a semiconductor material (thermistor material) composed of, for example, yttrium chromium manganese oxide as its main component, and can withstand a high temperature (for example, 1000 ° C. or more).
Ein aus Platin oder dergleichen ausgebildetes Elektrodendrahtpaar 4 ist mit der Thermistorvorrichtung 3 innerhalb der Metallabdeckung 2 verbunden, so dass ein Thermistorsignal (ein Ausgangssignal unter Verwendung der Widerstands-Temperatur-Charakteristik (R-T-Charakteristik)) herausgeführt wird.An electrode wire pair 4 made of platinum or the like is connected to the thermistor device 3 inside the metal cover 2 so that a thermistor signal (an output signal using the resistance-temperature characteristic (RT characteristic)) is brought out.
Eines der Enden jedes Elektrodendrahtes 4 ist mit einem der gegenüberliegenden Endflächen der Thermistorvorrichtung 3 verbunden, während es von der Thermistorvorrichtung freigelegt ist. Hierbei sind die Thermistorvorrichtung 3 und jeder Elektrodendraht 4 miteinander durch einen Backvorgang unter Verwendung eines wärmebeständigen elektrisch leitenden Materials (beispielsweise eine Platinvanadiumpaste, eine Goldnickelpaste, eine Silberkupferpaste, usw.) miteinander verbunden. Die Elektrodendrähte 4 sind voneinander getrennt und zueinander parallel, so dass sich das andere Ende jedes Elektrodendrahtes 4 zu dem anderen Ende der Metallbedeckung 2 hin (zu der offenen Seite hin) entlang der Achse der Metallbedeckung 2 erstreckt. Wenngleich es nicht gezeigt ist, ist das andere Ende jedes Elektrodendrahtes 4 mit einem an dem Verbindungsabschnitt 1b durch ein Verdrahtungselement innerhalb des Gehäuses 1 bereitgestellten Anschluss elektrisch verbunden.One end of each electrode wire 4 is connected to one of the opposite end surfaces of the thermistor device 3 while being exposed from the thermistor device. Here, the thermistor device 3 and each electrode wire 4 are connected to each other by a baking process using a heat-resistant electrically conductive material (for example, a platinum-vanadium paste, a gold-nickel paste, a silver-copper paste, etc.). The electrode wires 4 are separated from each other and parallel to each other, so that the other end of each electrode wire 4 extends toward the other end of the metal cover 2 (toward the open side) along the axis of the metal cover 2 . Although not shown, the other end of each electrode wire 4 is electrically connected to a terminal provided on the connection portion 1 b by a wiring member inside the case 1 .
Jeder sich innerhalb der Metallbedeckung 2 erstreckende Elektrodendraht 4 dringt durch ein Isolatorrohr 5 hindurch, wird durch dieses Isolatorrohr gehalten, und eine elektrische Isolation wird zwischen den Elektrodendrähten 4 und zwischen dem Elektrodendraht 4 und der Metallbedeckung 2 sichergestellt. Zwei aufgespaltete Elemente werden beispielsweise zur Ausbildung des Isolatorrohrs 5 zusammengebaut.Each electrode wire 4 extending within the metal cover 2 penetrates through an insulator tube 5 , is held by this insulator tube, and electrical insulation is ensured between the electrode wires 4 and between the electrode wire 4 and the metal cover 2 . For example, two split elements are assembled to form the insulator tube 5 .
Ein elektrisch isolierendes Glaselement 6 versiegelt die Thermistorvorrichtung 3 und die Verbindungsabschnitte zwischen der Thermistorvorrichtung 3 und den Elektrodendrähten 4. Dieses Glaselement 6 ist aus Aluminiumoxid oder einem kristallisierten Glas wie etwa Quarzglas ausgebildet. Eine Abdeckung 7 aus Aluminiumoxid ist außerhalb dieses Glaselementes 6 aufgesetzt und um die glasversiegelte Thermistorvorrichtung 3 gewunden.An electrically insulating glass member 6 seals the thermistor device 3 and the connection portions between the thermistor device 3 and the electrode wires 4 . This glass element 6 is made of aluminum oxide or a crystallized glass such as quartz glass. A cover 7 made of aluminum oxide is placed outside this glass element 6 and wound around the glass-sealed thermistor device 3 .
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein elektrisch isolierendes Halteelement 8 in der Nähe der Thermistorvorrichtung 3 innerhalb der Metallabdeckung 2 angeordnet, so dass das Elektrodendrahtpaar 4 gehalten wird. Fig. 3(a) zeigt einen Einzelkörperaufbau von diesem Halteelement 8.In the present exemplary embodiment, an electrically insulating holding element 8 is arranged in the vicinity of the thermistor device 3 within the metal cover 2 , so that the pair of electrode wires 4 is held. Fig. 3 (a) shows a single body structure of this holding member 8.
Das Halteelement 8 ist ein aus einer isolierenden Keramik wie etwa Aluminiumoxid ausgebildeter gegossener Gegenstand, und umfasst Löcher 8a, in welche die Elektrodendrähte 4 jeweils eingesetzt werden, und die voneinander in einem der Lücke zwischen den beiden Elektrodendrähten 4 entsprechenden Abstand beabstandet sind. Das Halteelement 8 ist in Kontakt mit dem Glaselement 6 zwischen dem Glaselement 6 und dem isolierenden Rohr 5 gemäß Fig. 2 angeordnet.The holding element 8 is a cast object formed from an insulating ceramic such as aluminum oxide, and comprises holes 8 a, into which the electrode wires 4 are inserted, and which are spaced from one another at a distance corresponding to the gap between the two electrode wires 4 . The holding element 8 is arranged in contact with the glass element 6 between the glass element 6 and the insulating tube 5 according to FIG. 2.
Die andere Endseite jedes Elektrodendrahtes 4 von dem Versiegelungsteil des Glaselementes 6 dringt durch jedes Loch 8a des Halteelementes 8 hindurch. Daher hält das Halteelement 8 die Elektrodendrähte 4, während sie eine Lücke zwischen sich beibehalten. Im übrigen können die Elektrodendrähte 4 gehalten werden, während sie sich in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Loches 8a befinden, oder sie können mit dem Loch 8a unter Verwendung eines wärmebeständigen Glases, eines anorganischen Haftmittels, des vorstehend aufgeführten leitenden Materials oder eines Lötmaterials verbunden und fixiert werden.The other end side of each electrode wire 4 from the sealing part of the glass element 6 penetrates through each hole 8 a of the holding element 8 . Therefore, the holding member 8 holds the electrode wires 4 while maintaining a gap between them. Incidentally, the electrode wires 4 can be held while they are in contact with the inner surface of the hole 8 a, or they can be connected to the hole 8 a using a heat-resistant glass, an inorganic adhesive, the above-mentioned conductive material or a soldering material be connected and fixed.
Alternativ verwendet der Elektrodendraht ein hochschmelzendes Metall wie etwa Platin oder eine Platinlegierung (Platiniridium, Platinrhodium, usw.) und das Halteelement 8 ist durch das Schmelzen eines keramischen Pulvers wie etwa Aluminiumoxid, Zirkonoxid, usw. im Voraus in einer Form mit zwei Löchern (8a) ausgebildet. Der hochschmelzenden Elektrodendraht wird sodann in den gegossenen Gegenstand eingesetzt, und sie werden gleichzeitig gebrannt. Das resultierende Erzeugnis ist am bevorzugtesten, weil es eine Hochtemperaturfestigkeit und Vibrationswiderstandsfähigkeit aufweist.Alternatively, the electrode wire is used, a refractory metal such as platinum or a platinum alloy (platinum iridium, platinum rhodium, etc.) and the holding element 8 is due to the melting of a ceramic powder such as alumina, zirconia, etc. in advance in a mold having two holes (8 a) trained. The refractory electrode wire is then inserted into the molded article and they are burned at the same time. The resulting product is most preferred because it has high temperature strength and vibration resistance.
Das vorstehend beschriebene keramische Pulver wird granuliert und sodann präzisionsgegossen. Ein gleichzeitiger Brennvorgang kann innerhalb eines atmosphärischen Brennofens oder eines reduzierendes Brennofens bei 1500°C bis 1600°C ausgeführt werden. Auf diese Weise kann das mit den hochschmelzenden Metalldrähten (hochschmelzende Elektrodendrähte) ausgerüstete Halteelement 8 erhalten werden. Fig. 3(b) zeigt ein derartiges Halteelement 8.The ceramic powder described above is granulated and then precision cast. A simultaneous firing process can be carried out within an atmospheric furnace or a reducing furnace at 1500 ° C to 1600 ° C. In this way, the holding element 8 equipped with the high-melting metal wires (high-melting electrode wires) can be obtained. Fig. 3 (b) shows such a holding element 8.
Der Temperatursensor S1 kann auf die nachstehend als Beispiel aufgeführte Weise zusammengebaut werden. Die Elektrodendrähte 4 werden an die beiden Endflächen der in die schichtartige Form unter Verwendung des vorstehend beschriebenen elektrisch leitenden Materials gebrannten und gegossenen Thermistorvorrichtung 3 gebrannt und dazu integriert. Danach wird die resultierende Baugruppe in flüssiges Glas eingetaucht, so dass das Glaselement 6 die Baugruppe versiegelt. Das Glaselement 6 wird sodann mit der Abdeckung 7 verstöpselt.The temperature sensor S1 can be assembled in the manner exemplified below. The electrode wires 4 are baked and integrated on the two end faces of the thermistor device 3 fired and cast into the sheet-like shape using the above-described electrically conductive material. The resulting assembly is then immersed in liquid glass so that the glass element 6 seals the assembly. The glass element 6 is then plugged with the cover 7 .
Die Versiegelung durch das Glaselement 6 kann außerdem durch die Anordnung der Thermistorvorrichtung 3, integriert mit den Elektrodendrähten 4, innerhalb der Abdeckung 7 ausgeführt werden, indem sodann flüssiges Glas hinzugefügt wird. Dabei verbindet die Bindekraft des erstarrenden Glases die Abdeckung und das Glaselement 6.The sealing by the glass element 6 can also be carried out by the arrangement of the thermistor device 3 , integrated with the electrode wires 4 , inside the cover 7 , by then adding liquid glass. The binding force of the solidifying glass connects the cover and the glass element 6 .
Hierbei kann der Schritt zum Einsetzen jedes Elektrodendrahtes 4 durch das Loch 8a des Halteelementes 8 und das Zusammenbaus des Halteelementes 8 mit jedem Elektrodendraht 4 entweder vor oder nach dem Versiegelungsschritt durch das vorstehend beschriebene Glaselement 6 ausgeführt werden. Da das vorliegende Ausführungsbeispiel einen Aufbau verwendet, bei dem Glaselement 6 und das Haltelement 8 miteinander Kontakt halten, kann die Position des Glaselementes 6 und seine Größe bezüglich der Position des Halteelementes 8 und dessen Größe als Bezugspunkt mit Leichtigkeit bestimmt werden, falls der Zusammenbauschritt vor dem Glasversiegelungsschritt durchgeführt wird.Here, the step of inserting each electrode wire 4 through the hole 8 a of the holding member 8 and assembling the holding member 8 with each electrode wire 4 can be performed either before or after the sealing step through the glass member 6 described above. Since the present embodiment uses a structure in which the glass member 6 and the holding member 8 keep in contact with each other, the position of the glass member 6 and its size with respect to the position of the holding member 8 and its size as a reference point can be easily determined if the assembling step before Glass sealing step is performed.
Wenn der Zusammenbau des Halteelementes 8 nach dem Glasversiegelungsschritt ausgeführt wird, können das Halteelement 8 und das Glaselement 6 lediglich miteinander Kontakt halten oder verbunden und fixiert werden, indem ein anorganisches Haftmittel verwendet wird. Wenn der Zusammenbau des Halteelementes 8 vor dem Glasversiegelungsschritt ausgeführt wird, werden das Halteelement 8 und das Glaselement 6 miteinander durch die Bindekraft von Glas beim Erstarren miteinander verbunden.When assembling the holding member 8 after the glass sealing step, the holding member 8 and the glass member 6 can only keep in contact with each other, or can be connected and fixed using an inorganic adhesive. If the assembly of the holding member 8 is carried out before the glass sealing step, the holding member 8 and the glass member 6 are connected to each other by the binding force of glass upon solidification.
Die Thermistorvorrichtung 3, die Elektrodendrähte 4, das Glaselement 6, die Abdeckung 7 und das Halteelement 8 werden miteinander auf die vorstehend beschriebene Weise integriert. Die Isolatorröhre 5 wird sodann mit der so erhaltenen einheitlichen Baugruppe zusammengebaut, und die Elektrodendrähte 4 und die Anschlüsse des Verbindungsabschnitts 1b des Gehäuses 1 werden miteinander verbunden. Die Metallabdeckung 2 wird auf die Thermistorvorrichtung 3 gesetzt, und mit dem Gehäuse 1 verbunden, wodurch der Temperatursensor S1 vervollständigt wird.The thermistor device 3 , the electrode wires 4 , the glass element 6 , the cover 7 and the holding element 8 are integrated with each other in the manner described above. The insulator tube 5 is then assembled with the unitary assembly thus obtained, and the electrode wires 4 and the terminals of the connection portion 1b of the housing 1 are connected to each other. The metal cover 2 is placed on the thermistor device 3 and connected to the case 1 , thereby completing the temperature sensor S1.
Dieser Temperatursensor S1 wird in ein in einem Abgasrohr beispielsweise eines Automobils ausgebildeten (nicht gezeigten) Einpassloch eingesetzt, und wird mit dem Einpassloch durch die Mutter 1c und den Schraubenabschnitt 1a verschraubt. Wenn eine zu messende Flüssigkeit (wie etwa ein Abgas) auf den temperaturempfindlichen Abschnitt einwirkt, gibt die Thermistorvorrichtung 3 ein der Temperatur der zu messenden Flüssigkeit entsprechendes Signal durch die Elektrodendrähte 4 und die Anschlüsse des Verbindungsabschnitts 1b aus.This temperature sensor S1 is inserted into a fitting hole (not shown) formed in an exhaust pipe of, for example, an automobile, and is screwed to the fitting hole by the nut 1 c and the screw portion 1 a. When a liquid to be measured (such as an exhaust gas) acts on the temperature sensitive section, the thermistor device 3 outputs a signal corresponding to the temperature of the liquid to be measured through the electrode wires 4 and the terminals of the connection section 1 b.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hält das elektrisch isolierende Halteelement 8 das Elektrodendrahtpaar 4, während sie zueinander eine Lücke beibehalten. Daher kann das vorliegende Ausführungsbeispiel einen Kurzschluss zwischen den Elektrodendrähten 4 und ein von Vibration und einer thermischen Einwirkung herrührende Abweichung der Elektrodendrähte 4 verhindern. Folglich kann das vorliegende Ausführungsbeispiel ein Abschälen der Verbindungsabschnitte zwischen den Elektrodendrähten 4 und der Thermistorvorrichtung 3 verhindern.According to the present embodiment, the electrically insulating holding member 8 holds the electrode wire pair 4 while maintaining a gap with each other. Therefore, the present embodiment can prevent a short circuit between the electrode wires 4 and a deviation of the electrode wires 4 due to vibration and thermal action. Accordingly, the present embodiment can prevent peeling of the connection portions between the electrode wires 4 and the thermistor device 3 .
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel versiegelt das elektrisch isolierende Glaselement 6 die Thermistorvorrichtung 3 und die Verbindungsabschnitte zwischen der Thermistorvorrichtung 3 und den Elektrodendrähten 4, und das Halteelement 8 ist auf der anderen Endseite des Paares Elektrodendrähte 4 von dem Glaselement 6 angeordnet. Daher unterdrückt das vorliegende Ausführungsbeispiel wünschenswerter Weise das Abschälen der Verbindungsabschnitte durch eine Glasversiegelung zusätzlich zu der durch das Halteelement 8 hervorgebrachten Wirkung.In the present embodiment, the electrically insulating glass member 6 seals the thermistor device 3 and the connection portions between the thermistor device 3 and the electrode wires 4 , and the holding member 8 is arranged on the other end side of the pair of electrode wires 4 from the glass member 6 . Therefore, the present embodiment desirably suppresses peeling of the connection portions by a glass seal in addition to the effect produced by the holding member 8 .
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Halteelement 8 angeordnet, während es den Kontakt mit dem Glaselement 6 hält. Daher kann die Position des Glaselementes 6 und seine Größe mit Leichtigkeit bezüglich dem Halteelement 8 als Bezugspunkt in dem vorstehend beschriebenen Glasversiegelungsschritt bestimmt werden.In the present embodiment, the holding member 8 is arranged while holding the contact with the glass member 6 . Therefore, the position of the glass member 6 and its size can be easily determined with respect to the holding member 8 as a reference point in the glass sealing step described above.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die aus Aluminiumoxid ausgebildete Abdeckung 7 auf die Außenseite des Glaselementes 6 aufgesetzt. Daher kann die Wärmewiderstandsfähigkeit der Verbindungsabschnitte zwischen der Thermistorvorrichtung 3 und den Elektrodendrähten 4 wünschenswerter Weise zu einer höheren Temperatur verbessert werden. According to the present embodiment, the cover 7 made of aluminum oxide is placed on the outside of the glass element 6 . Therefore, the heat resistance of the connection portions between the thermistor device 3 and the electrode wires 4 can be desirably improved to a higher temperature.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hält das Halteelement 8 Kontakt mit dem Glaselement 6 und der Thermistorvorrichtung 3. Das Glaselement 6 und das Haltelement 8 können jedoch gemäß Fig. 4 voneinander getrennt sein. Außerdem kann eine Vielzahl von Halteelementen 8 bereitgestellt werden, wie es in Fig. 5 gezeigt ist (wobei zwei Halteelemente gezeigt werden).In the embodiment described above, the holding element 8 maintains contact with the glass element 6 and the thermistor device 3 . However, the glass element 6 and the holding element 8 can be separated from one another according to FIG. 4. In addition, a plurality of holding members 8 can be provided as shown in FIG. 5 (two holding members being shown).
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 sind die Abdeckung 7, das Halteelement 8, das Isolatorrohr 5 und die Metallabdeckung 2 miteinander in Kontakt stehend gezeigt, aber sie können auch getrennt sein. Sie stehen jedoch vorzugsweise in Kontakt miteinander, weil der Durchmesser des temperaturempfindlichen Abschnitts verringert und sein Ansprechen verbessert werden kann.Referring to FIG. 2, the cover 7, the holding member 8, the insulator tube 5 and the metal cover 2 are shown together standing in contact, but they may also be separated. However, they are preferably in contact with each other because the diameter of the temperature sensitive section can be reduced and its response can be improved.
Bei dem vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiel verhindert zumindest die Wirkung des Halteelementes 8 ein Abschälen der Verbindungsabschnitte. Daher können das Glaselement 6 und die Abdeckung 7 weggelassen werden.In the exemplary embodiment specified above, at least the effect of the holding element 8 prevents the connecting sections from peeling off. Therefore, the glass member 6 and the cover 7 can be omitted.
Bei einem ein Paar von Elektrodendrähten zur Signalherausführung beinhaltenden Temperatursensor, die mit den beiden gegenüberliegenden Endflächen einer Thermistorvorrichtung verbunden sind, zielt die vorliegende Erfindung auf das Verhindern der Abschälung der Verbindungsabschnitte zwischen den Elektrodendrähten und der Thermistorvorrichtung. Diese Aufgabe kann durch eine Versiegelung der Thermistorvorrichtung 3 und der Verbindungsabschnitte zwischen der Thermistorvorrichtung 3 und den Elektrodendrähten 4 unter Verwendung eines elektrisch isolierenden Glaselementes 6 und das Halten des Elektrodendrahtpaares 4 unter Verwendung eines Halteelementes 8 aus einer elektrisch isolierenden Keramik erreicht werden, während zwischen ihnen eine Lücke gehalten wird.In a temperature sensor including a pair of signal lead electrode wires connected to the two opposite end faces of a thermistor device, the present invention aims to prevent the peeling of the connecting portions between the electrode wires and the thermistor device. This object can be achieved by sealing the thermistor device 3 and the connection portions between the thermistor device 3 and the electrode wires 4 using an electrically insulating glass member 6 and holding the electrode wire pair 4 using a holding member 8 made of an electrically insulating ceramic while one between them Gap is kept.
Claims (13)
einer Thermistorvorrichtung (3); und
einem Paar Elektrodendrähte (4) zum Herausführen eines Thermistorsignals, die mit den beiden gegenüberliegenden Endflächen der Thermistorvorrichtung derartig verbunden sind, dass die Thermistorvorrichtung zwischen ihren einen Endseiten angeordnet ist und die andere Endseite von der Thermistorvorrichtung herausgeführt wird;
wobei der Temperatursensor ein elektrisch isolierendes Halteelement (8) zum Halten des Elektrodendrahtpaares umfasst, während die Elektrodendrähte eine Lücke zwischen ihnen beibehalten.1. Temperature sensor, with
a thermistor device ( 3 ); and
a pair of electrode wires ( 4 ) for leading out a thermistor signal, which are connected to the two opposite end faces of the thermistor device so that the thermistor device is disposed between one end side thereof and the other end side is led out from the thermistor device;
wherein the temperature sensor comprises an electrically insulating holding element ( 8 ) for holding the pair of electrode wires while the electrode wires maintain a gap between them.
dabei ist das Verfahren versehen mit den Schritten:
Verwenden eines hochschmelzenden Metalls wie etwa Platin oder einer Platinlegierung für die Elektrodendrähte (4);
Gießen eines keramischen Pulvers wie etwa Aluminiumoxid oder Zirkonoxid in eine Form mit zwei Löchern für die Halteelemente (8), und
Einsetzen der Elektrodendrähte in die Löcher sowie deren gleichzeitiges Brennen.11. A method of manufacturing a temperature sensor having a thermistor device ( 3 ) and a pair of electrode wires ( 4 ) for leading out a thermistor signal, which are connected to the two opposite end faces of the thermistor device such that the thermistor device is disposed between one end side and the other end side is led out from the thermistor device and further having an electrically insulating holding member ( 8 ) for holding the pair of electrode wires while maintaining a gap between them;
the process is provided with the following steps:
Using a refractory metal such as platinum or a platinum alloy for the electrode wires ( 4 );
Pouring a ceramic powder such as aluminum oxide or zirconium oxide into a mold with two holes for the holding elements ( 8 ), and
Inserting the electrode wires into the holes and burning them simultaneously.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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